Fordi Solsystemet er inde i selve støvskiven af galaksen, er det synlige lys fra Mælkevejen kraftigt tilsløret. Hvis du går udenfor på en mørk nat, væk fra byens lys og ser i retning mod Mælkevejens centrum (placeret i stjernebilledet Skytten – Sagittarius), vil du i stedet for et lyst punkt, se den mørke stribe af støvskyer, som er vist i figur 20.1a. For at undersøge strukturen af Mælkevejen, skal astronomerne bruge langbølget infrarød og radiostråling, som kan trænge idennem skiven, uden at blive påvirket ret meget af støvet. Det mest kraftfulde værktøj til denne opgave, er den samme 21 centimeter linje fra neutralt hydrogen (beskrevet i kapitel 19), der bruges til at måle andre galaksers rotation.
Hastighederne af interstellart hydrogen målt ved 21 centimeter strålingen, er afbildet i figur 20.6 som en funktion af den retning, hvor astronomerne pegede deres teleskoper. Hvis man kigger i retning a regionen omkring galaksens centrum, bevæger hydrogenskyer sig væk fra Jorden på den ene side og mod Jorden på den anden side. Dette er en mønster du har set før; det er mønsteret af rotationshastigheden af has i en skive (se figur 19.13 og figur 19.14). Den eneste forskel erm at i stedet for at se på det udefra, kan du se Mælkevejens rotationskurve fra et udsigtspunkt beliggende inde i – og roterende med – galaksen. I andre retninger kompliceres de målte hastigheder af Jordens bevægende udsigtspunkt inden for skiven, og det er vanskeligt at fortolke ved første øjekast. Alligevel gør 21 centimeter radiodata det muligt fir astronomerne, at måle Mælkevejens rotationskurve, og endda at bestemme strukturen der er tilstede i hele Mælkevejens skive.
Husk fra det foregående kapitel, at observationer af rotationskurver førte til at astronomer konkluderede, at masserne for spiralgalakser hovedsageligt består af mørkt stof. Figur 20.7 viser Mælkevejens rotationskurve primært udledt på baggrund af 21 centimeter observationer. Kredsløbsbevægelsen af den nærliggende dværggalakse kaldet den Store Magellanske Sky, giver data for det alleryderste punkt i rotationskurven i en afstand af cirka 50.000 pc (160.000 lysår) fra galaksens centrum. Ligesom andre spiralgalakser, har Mælkevejen en ret flad rotationskurve.
Astronomerne anslår, at galaksens samlede tyngdemasse, skal være cirka 1,0-1,5 ∙ 1012 M. Men den lysende masse, der estimeres ved at måle lyset fra stjernerne, støvet og gassen, og ved at vide hvor meget stjernemasse der skal være til stede for at danne så meget lys (observerer i det infrarøde spektrum for at se igennem støvet), er kun omkring en tiendedel af denne masse. Astronomerne kan derfor konkludere, at Mælkevejens masse, ligesom andre spiralgalakser, hovedsageligt består af mørkt stof. Den rumlige fordeling af mørkt og normalt stof inden for Mælkevejen, er også meget som det astronomerne ser i andre galakser. Synligt stof dominerer den indre del af Mælkevejen, og mørkt stof dominerer dens ydre dele (se Matematiske Værktøjer 20.1).